TPM對于粘著磨損重要性
來源/作者： TPM咨詢服務(wù)中心 丨 發(fā)布時間：2017-07-04 丨 瀏覽次數(shù)：
TPM咨詢公司提出當摩擦副兩對偶表面作相對滑動時，由于粘著致使材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一表面或材料從表面脫落而引起的磨損現(xiàn)象，統(tǒng)稱粘著磨損。
1．磨損機理
由于摩擦副兩對偶表面間實際接觸面積很小，接觸點應(yīng)力很高，接觸點溫度有時高達1000℃，甚至更高，而基體溫度一般較低，因此一旦脫離接觸，其接觸點溫度便迅速下降（一般情況下接觸點高溫持續(xù)時間只有幾ms）。摩擦副對偶表面處于這種高溫和高應(yīng)力狀態(tài)下，潤滑油膜、吸附膜或其它表面膜則發(fā)生破裂，使接觸微峰產(chǎn)生粘著，隨后在滑動中粘著點被剪斷。由于相對運動使表面膜破壞更嚴重、更易粘著。這種粘著、剪斷、再粘著的交替過程就構(gòu)成了粘著磨損。粘著點的剪斷位置決定粘著磨損的嚴重程度，按粘著磨損的嚴重程度，可將粘著磨損分為以下幾類（設(shè)摩擦副的兩個基體A與B以及粘著點AB的抗剪強度依次為τA、τB、τAB，其中τA ＜τB。
（1）輕微磨損 若τAB＜τA＜τB,則剪切發(fā)生在粘著．界面，材料轉(zhuǎn)移極微，磨損很輕。通常在金屬表面具有氧化膜、硫化膜以及其它表面膜時，發(fā)生此種粘著磨損，如缸套一活塞環(huán)副的正常磨損。
?。?）徐抹 若τA＜τAB＜τB ,則剪切發(fā)生在A的表面淺層內(nèi)，被剪切下的材料涂抹在B的表面上，并形成很薄的涂層，隨后變?yōu)锳材料之間的摩擦。由于表層的冷作硬化，剪切仍發(fā)生在A的淺表層，其磨損程度比輕微磨損略大，摩擦因數(shù)與輕微磨損相當，如重載蝸桿一蝸輪副的磨損常為此種情況（蝸輪表面的銅涂抹在蝸桿表面上）。
?。?）擦傷 若2096τA＜τB＜τAB，則剪切發(fā)生在A的亞表層內(nèi)（有時也發(fā)生在B的亞表層內(nèi)），被剪切下的材料轉(zhuǎn)移到B表面上而形成粘著物，這些粘著物又擦傷A表面，如內(nèi)燃機中鋁活塞一缸套副常發(fā)生這種粘著磨損。
（4）膠合 若τA<τB<τAB，且接觸點局部溫度較高和接觸應(yīng)力很大，則剪切發(fā)生在一方或雙方基體較深層處，這時表面將沿著滑動方向呈現(xiàn)明顯的撕脫。這是一種危害性極大的磨損（容易發(fā)展變?yōu)橐溃?，有時會突然發(fā)生，所以一定要預(yù)防。通常高速重載摩擦副或相同金屬材料組成的摩擦副易出現(xiàn)這種磨損。齒輪副、蝸桿一蝸輪副及凸輪一挺桿副等，都有可能發(fā)生這種磨損。
（5）咬死 粘著點抗剪強度相當高，表面瞬時閃發(fā)溫度也相當高，粘著面積很大，粘著點不能剪斷而造成相對運動中止的現(xiàn)象。咬死現(xiàn)象是膠合磨損最嚴重的表現(xiàn)形式，如主軸一軸瓦副有時會發(fā)生這種現(xiàn)象。
粘著磨損
2.影響磨損的因素
?。?）材料性質(zhì) 脆性材料的抗粘著磨損能力比塑性材料高。塑性材料的粘著破壞常發(fā)生在表層深處，磨屑：的顆粒大；而脆性材料的粘著破壞常發(fā)生在表層淺處，磨屑的顆粒細小。材料的屈服點或硬度愈高，其抗粘著磨損能力也愈強。
不同材料或互溶性小的材料組成的摩擦副，比相同材料或互溶性大的材料組成的摩擦副的抗粘著磨損能力高，如鐵與鎳、鋁相溶，則不能配對成摩擦副；鉛、錫、銀、銦與鐵不相溶，所以常用這幾種金屬的合金作軸瓦。
金屬與非金屬（如石墨、塑料等）組成的摩擦副比金屬摩擦副的抗粘著磨損性能好。
?。?）表層性質(zhì) 采用表面處理工藝使摩擦副對偶表面互溶性減少，從而避免同種金屬相互接觸，可提高抗粘著磨損能力。如電鍍、表面化學(xué)熱處理、表面合金沉積、噴鍍、刷鍍和堆焊等工藝，都可提高抗粘著磨損能力。
?。?）表面平均壓力 表面平均壓力，即法向載荷除以名義接觸面積。當表面平均壓力低于σs時，磨損度穩(wěn)定不變；當表面平均壓力超過σs時，磨損度急劇增大，由緩慢磨損轉(zhuǎn)變?yōu)閯×夷p，嚴重時發(fā)生咬死現(xiàn)象。這是因為表面平均壓力低于σs時，相互接觸的微峰下的塑性變形區(qū)絕大多數(shù)是相互獨立的，這時實際接觸面積與法向載荷成正比，而接觸應(yīng)力不會因法向載荷的增大而增大；當表面平均壓力超過σs時，相互接觸的微峰下的塑性變形區(qū)相互作用，整個表層都呈塑性流動狀態(tài)，這時實際接觸面積不再隨法向載荷的增加而增大，極易出現(xiàn)膠合磨損現(xiàn)象。
?。?）滑動速度 在表面平均壓力一定的情況下，粘著磨損和磨損率隨滑動速度的增大而增大，到了某一極大值后，又隨滑動速度的增大而減小。有時隨滑動速度的變化，磨損類型也發(fā)生變化。
產(chǎn)生上述現(xiàn)象是因為最初滑動速度的增大主要使表面溫度升高而將部分表面膜破壞和使摩擦副的強度降低，粘著磨損增加，相應(yīng)其磨損率也就增大；當因速度增大而使表面溫度高于某一值后，在表面易形成一層氧化膜而阻止金屬表面的大面積接觸，一從而使粘著磨損減少，相應(yīng)其磨損率也就減小。另一方面，因滑動速度升高而產(chǎn)生熱量使表層軟化而基體并不軟化，也可使磨損減輕。
（5）溫度 溫度對粘著磨損的影響主要表現(xiàn)在三個方面：一是破壞表面膜，使之產(chǎn)生新生面的直接接觸；二是使金屬處于回火狀態(tài)，降低了表面硬度；三是使材料局部區(qū)域溫升過高，以致該區(qū)域摩擦副對偶表面產(chǎn)生熔化。這三點都將2070促使粘著磨損產(chǎn)生并加重，故選用熱穩(wěn)定性高的金屬材料（如硬質(zhì)合金等）或加強冷卻等措施，是防止因溫升而產(chǎn)生粘著磨損的有效辦法。
?。?）表面粗糙度 一般說來，摩擦副對偶表面粗糙度值越小，其抗粘著磨損能力就越強。但過分地降低表面粗糙度值，因潤滑劑在對偶表面間難以儲存又會促進粘著磨損。新機器的合理跑合是降低表面粗糙度值，減少早期粘著磨損的有效措施之一。
?。?）潤滑 潤滑狀態(tài)對粘著磨損的影響很大，如邊界潤滑狀態(tài)下的粘著磨損比液體潤滑嚴重，而液體動壓潤滑狀態(tài)下的粘著磨損比液體靜壓潤滑大些。這是由于摩擦副兩對偶表面間潤滑膜的作用特性不同而決定的。若在潤滑劑中加入極壓添加劑，即使在同樣的潤滑狀態(tài)下，也能成倍地提高相對耐磨性。
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